CN206652393U - 90bar开放式流道网管式高压反渗透膜组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及90bar开放式流道网管式高压反渗透膜组件，包括膜壳、中心产水管、中心拉杆、单只膜元件，中心拉杆穿设在中心产水管内腔，且中心拉杆两端均露出于膜壳之外，中心拉杆的一端与中心产水管密封，另一端设置透过液接头。单只膜元件设置在前后两抗应力盘之间，抗应力盘的中心与圆周连接的支撑片为弧形，呈辐射状支撑，盘面上采用从中心向四周环形开孔，孔径由内向外逐渐变大。本申请可同时兼顾耐污耐堵，压力损失小、水流分布均匀、膜的有效面积更大、承压能力强等优点。

Description

90bar开放式流道网管式高压反渗透膜组件

技术领域

本实用新型涉及反渗透膜组件，用于水体中有机物和无机盐等杂质去除。可用于净水处理技术，高盐废水、高有机废水以及其余工业废水的高度浓缩工艺。尤其涉及一种开放式网管流道反渗透膜组件。

背景技术

近年来，膜技术发展迅速，在电力、冶金、石油石化、医药、食品、市政工程、污水回用及海水淡化等领域得到较为广泛的应用，各类工程对膜技术及其装备的需求量更是急速增加。目前在渗滤液和浓盐水零排放应用领域，网管式反渗透膜组件已得到广泛的应用。但是普通的网管式膜组件存在以下几个缺陷，本实用新型在现有网管式膜组件的基础之上做了相应的改进：

（1）传统的网管式膜组件采用梯状开放式流道，该开放式进水隔网分粗隔网和细隔网(见图1 )，水流在工作时与细隔网成90°夹角进入流道中。通道中形成较大阻力的水流，因此进水中的悬浮颗粒物和有机物易附着在进水隔网中导致膜的污堵。此外，无机盐的浓缩在膜的表面由于浓差极化易形成结垢。进水隔网中较大的阻力会导致较大的压力损失，当压力损失高于1公斤时，由于抗应力盘与中心渗透液收集管较弱的粘结可导致抗应力盘沿着中心渗透液收集管滑动。抗应力盘的移动会导致膜元件环氧树脂胶外壳的破裂，最终会导进水隔网和膜袋的损坏。此外膜污堵和浓差极化会导致膜通量的下降，最终导致膜寿命的缩短。

（2）传统网管式膜组件的抗应力盘(图2)其中心环与外环间连接支撑片均采用直片式连接，支撑片与片之间形成扇形通道，进水时水流无法均匀混合，且不能随圆周膜面积的渐变而适量分配，故进水无法均匀分配至不同圆周向的进水通道内，易导致部分膜通道堵塞。此外传统网管式膜组件的抗应力盘其中心环的内壁没有安全锁定机制，因此容易导致抗应力盘沿着中心渗透液收集管滑动，最终会导进水隔网和膜袋的损坏。

传统导流盘进水口(图3、4)由于缺乏弧度，水流从直孔进入，导致进水不能均匀分布于膜元件的进水通道，因此易导致部分膜通道堵塞。中心导流管上的密封圈通过抱紧密封中心导流管的方式进行密封。这种密封方式易导致漏水现象，进而恶化产水水质。长期的漏水会导致不锈钢中心拉杆腐蚀。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有螺旋式、卷式反渗透膜元件的进水流道不畅、耐污堵能力差、易造成浓差极化，以及碟管式反渗透膜组件的膜面积小、检修繁琐、投资成本高，以及进水分布不均等缺点，实用新型一种开放式流道网管式反渗透膜组件，且考虑的承压，本申请采用单只膜元件的结构，让承压达到90bar。

具体技术方案为：一种90bar开放式流道网管式高压反渗透膜组件，包括膜壳设置在膜壳内的中心产水管、中心拉杆、单只膜元件，所述膜壳进水的一端设置有原水接头，出水的一端设置有浓水接头，所述膜壳进水口一端设置有进水法兰端盖，进水法兰端盖内侧再设置有进水旋流式导流盘和抗应力盘，所述进水法兰端盖、进水旋流式导流盘、抗应力盘三者分别与膜壳之间设置密封圈；所述原水接头穿过所述进水法兰端盖与进水旋流式导流盘的输水孔对接，该输水孔靠近导流盘的盘边缘呈切向进水，并且所述输水孔为弧形孔以产生旋流式布水。所述原水接头与进水旋流式导流盘之间设置有密封圈。所述膜壳出水的一端设置有出水法兰端盖，出水法兰端盖内侧再设置有出水旋流式导流盘、抗应力盘，所述出水法兰端盖、出水旋流式导流盘、抗应力盘三者分别与膜壳之间设置密封圈，所述浓水接头穿过所述出水法兰端盖与出水旋流式导流盘的输水孔对接，所述浓水接头与出水旋流式导流盘之间设置有密封圈。

抗应力盘与进、出水旋流式导流盘构成均匀旋流式布水方式。

中心产水管的两端分别与进、出水旋流式导流盘内侧面上开设的台阶顶紧，中心拉杆穿设在中心产水管内腔，且中心拉杆两端均露出于膜壳之外，中心拉杆与中心产水管之间保留流通间隙，且中心拉杆的一端与中心产水管之间密封，另一端设置与流通间隙导通的透过液接头。

单只膜元件设置在前后两抗应力盘之间，中心产水管上开设有数列小孔，经膜元件过滤后的渗透液从数列小孔汇入中心产水管。

进一步地，抗应力盘采用水力学设计，中心与圆周连接的支撑片为弧形，呈辐射状支撑，此类设计可有效使进水均匀分布到盘面。盘面上采用从中心向四周环形开孔，孔径由内向外逐渐变大。因为膜元件呈卷式结构，中心向外每一周的膜面积在慢慢扩大（即中心圆周膜面积最小，最外圈圆周膜面积最大），故此设计可使不同部位膜面上承受的进水量趋近一致，使膜元件处于最佳使用性能，并能将进水应力的传递与分散。）

进一步地，进、出水旋流式导流盘的所述台阶的内设置中心产水管密封圈。

进一步地，所述进水法兰端盖、出水法兰端盖的外侧再分别设置有护环片，护环片采用护环片固定螺丝固定。

优选地，所述膜元件具有开放式网管流道。具体膜元件包括包覆在中心产水管外周的分离层，所述分离层是由若干膜袋和开放式隔网以同一方向卷制而成的膜袋层，所述开放式隔网设置在相邻膜袋层表面间的进水流道中，且开放式隔网与膜袋表面为凸点式的接触方式，连接凸点的为菱形细隔网，在与膜袋接触表面的两列凸点状隔网间沿进出水方向形成一条条菱形宽敞的开放式流道；所述膜袋和开放式隔网的内侧边与中心产水管相连接固定，呈中心向周围发射状排列，然后膜袋及开放式隔网一起朝同一方向旋紧以构成所述的膜袋层，在卷好的膜袋层外周用玻璃纤维及环氧树脂胶进行缠绕包裹密封，两端再安装所述抗应力盘。

优选地，所述膜袋由两片膜片正面相背粘接而成，在两片膜片间的产水流道中设置有纯水导流网，过滤得到的渗透液经纯水导流网流出。

本实用新型的抗应力盘与进、出水旋流式导流盘两种结构的配合形成均匀旋流式布水方式。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

（1）采用菱形开放式隔网，在膜袋表面间的进水流道中设置开放式隔网，开放式隔网根据流体特性与膜片承压要求，与膜袋表面接触的仅为凸起状颗粒隔网，在起支撑作用的同时减少了与膜表面的接触。连接凸起状颗粒的为菱形细隔网，在与膜袋接触表面的两列凸起颗粒状隔网间沿进出水方向形成一条条菱形宽敞的开放式流道，水流在工作时与菱形细隔网成45°角进入流道中。通道中形成极小阻力的水流，膜表面流速较快，从进水中带入的悬浮物杂质，及被截留下的无机盐、有机物不易被阻挡，随着浓水的水流排出膜元件，从而有效避免了被截留的污染物附着于进水通道和膜的表面导致膜的污堵和浓差极化而结垢，进一步避免膜通量的下降，延长膜寿。此外单支膜压力损降低可以避免防伸缩装置沿着中心渗透液收集管滑动，进而避免了膜元件环氧树脂胶的破裂和进水隔网和膜袋的损坏。

（2）将单只开放式网管流道反渗透膜元件置于一个压力膜壳中，可以减少膜组件的压力损失。采用不锈钢中心拉杆，这样使得新膜组件的操作压力由原来的75公斤升至90公斤。

（3）抗应力盘采用水力学设计，中心与圆周连接的支撑片采用弧形设计，此类设计可有效使进水均匀分布至盘面。盘面上采用从中心向四周环形开孔，孔径由小到大。新开发的抗应力盘采用安全锁定机制消除了抗应力盘沿着中心产水管滑动的问题，因为膜元件成卷式结构，从中心向外每一周的膜面积在慢慢扩大（即中心圆周膜面积最小，最外圈圆周膜面积最大），故此设计可使不同部位膜面上承受的进水量趋近一致，使膜元件处于最佳使用性能，可满足90bar作业。

（4）原水由膜元件一个端面进，在进水端设置一个旋流式进水导流盘，水流在导流盘上通过带有弧度的口子，呈切向运动均匀进入到膜的一个端面，在膜表面形成错流过滤，且导流盘中心孔与中心产水管密封改变常规的抱箍式密封，通过缩小中心孔及缩短台阶，直接将密封圈置于台阶上，将中心产水管端面直接与密封圈压紧密封。过滤后的浓水由另一个端面排出，过滤后的净水由渗透水接头导出。此举可有效解决普通圆孔型直接进水布水不均的缺陷，以及以往抱箍式密封方式的密封不可靠的缺点。进一步的，在进水端设置原水接头，出水端设置浓水接头，纯水接头位于膜组件的底部。

本实用新型的高效开放式网管流道反渗透膜元组件可同时兼顾耐污耐堵，（SDI≦20）、压力损失小、水流分布均匀、膜的有效面积更大、结构简单，便于维护保养、使用寿命长等优点。

附图说明

图1为传统梯状开放式流道进水隔网；

图2为传统膜元件抗应力盘的结构示意图；

图3为传统导流盘示意图；

图4为传统导流盘示意图；

图5为本实用新型实施例中菱形开放式流道进水隔网示意图；

图6为本实用新型实施例中开放式网管流道反渗透膜组件的剖视图；

图7为本实用新型实施例中旋流式导流盘的结构示意图；

图8为本实用新型实施例中旋流式导流盘的正面示意图；

图9为本实用新型实施例中抗应力盘的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图5至9所示，本实施例中的90bar开放式流道网管式高压反渗透膜组件，包括膜壳2、设置在膜壳内的中心产水管17、中心拉杆18、单只膜元件1，膜壳2进水的一端设置有原水接头7，出水的一端设置有浓水接头8，膜壳进水口一端设置有进水法兰端盖3，进水法兰端盖3内侧再设置有进水旋流式导流盘5和抗应力盘10，进水法兰端盖3、进水旋流式导流盘5、抗应力盘10三者分别与膜壳2之间对应设置端盖密封圈12、导流盘密封圈13。原水接头7穿过进水法兰端盖3与进水旋流式导流盘5的输水孔对接，该输水孔靠近导流盘的盘边缘呈切向进水，并且所述输水孔为弧形孔以产生旋流式布水。原水接头7与进水旋流式导流盘5之间设置有产水密封圈15。

膜壳出水的一端设置有出水法兰端盖4，出水法兰端盖4内侧再设置有出水旋流式导流盘6、抗应力盘10，出水法兰端盖4、出水旋流式导流盘6、抗应力盘10三者分别与膜壳2之间设置密封圈，浓水接头8穿过出水法兰端盖4与出水旋流式导流盘6的输水孔对接，所述浓水接头8与出水旋流式导流盘6之间设置有密封圈。

进水法兰端盖3、出水法兰端盖4的外侧再分别设置有护环片11，护环片11采用护环片固定螺丝20固定。

中心产水管17的两端分别与进、出水旋流式导流盘5、6内侧面上开设的台阶顶紧，进、出水旋流式导流盘5、6的台阶内设置中心产水管密封圈16。中心拉杆18穿设在中心产水管17内腔，且中心拉杆两端均露出于膜壳2之外，中心拉杆18与中心产水管17之间保留流通间隙，且中心拉杆18的一端与中心产水管17之间通过密封圈密封，另一端设置与流通间隙导通的透过液接头9，中心产水管中汇集的渗透水经由透过液接头9导出。

单只膜元件1设置在前后两抗应力盘之间，中心产水管17上开设有数列小孔，经膜元件过滤后的渗透液从数列小孔汇入中心产水管17，膜元件与膜壳2之间设置有膜元件密封圈14。

如图9所示，抗应力盘采用水力学设计，中心与圆周连接的支撑片为弧形，呈辐射状支撑，此类设计可有效使进水均匀分布到盘面。盘面上采用从中心向四周环形开孔，孔径由内向外逐渐变大。抗应力盘10与进、出水旋流式导流盘构成均匀旋流式布水方式。

本实施例中，膜元件具有开放式网管流道。具体膜元件包括包覆在中心产水管17外周的分离层，所述分离层是由若干膜袋和开放式隔网以同一方向卷制而成的膜袋层，所述开放式隔网设置在相邻膜袋层表面间的进水流道中，且开放式隔网与膜袋表面为凸点式的接触方式，连接凸点的为菱形细隔网，在与膜袋接触表面的两列凸点状隔网间沿进出水方向形成一条条菱形宽敞的开放式流道，如图5所示。膜袋和开放式隔网的内侧边与中心产水管相连接固定，呈中心向周围发射状排列，然后膜袋及开放式隔网一起朝同一方向旋紧以构成所述的膜袋层，在卷好的膜袋层外周用玻璃纤维及环氧树脂胶进行缠绕包裹密封，两端再安装所述抗应力盘。

上述膜袋由两片膜片正面相背粘接而成，在两片膜片间的产水流道中设置有纯水导流网，过滤得到的渗透液经纯水导流网流出。

1.开放式流道网管式高压反渗透膜组件（STRO）采用不锈钢中心拉杆，这样使得新膜组件的操作压力由原来的75公斤升至90公斤。

2.当原水的含盐量在25000—30000 mg/l时，传统的75公斤级别高效开放式网管流道反渗透膜组件，由于较低的操作压力，系统的回收率通常会被限制在50%左右。而采用90公斤级别开放式流道网管式高压反渗透膜组件系统的回收率可升至60%左右，从而将系统的浓缩倍数增高。较高的回收率减少了系统浓水的产量，因此减小了后续蒸发器的处理量，因而可大大降低系统的投资费用和运行费用。较低的操作压力造成膜的产水量较低，因而在系统的产水量一定的情况下所需膜组件的数量较高，因而系统的投资成本较高。而高压反渗透膜组件可以克服较高的渗透压力，因为进水压力升高使得驱动反渗透的净压力升高，使得产水量加大，进而减少了膜组件的数量，从而降低了系统的投资及运行费用。

3.当反渗透膜的操作压力升高时，膜对盐分的截留率也随之升高。因为渗透通量随操作压力的升高而增大，当压力增大时，渗透膜的溶剂量增加而盐通量不变，故脱盐率增大。

当原水的含盐量在25000-30000 mg/l时,高效开放式网管流道反渗透膜组件专利及75公斤级开放式流道网管式高压反渗透膜组件（STRO）专利实验测试数据如下表:

Claims (6)

1.一种90bar开放式流道网管式高压反渗透膜组件，包括膜壳（2）、设置在膜壳内的中心产水管（17）、中心拉杆（18）、单只膜元件，所述膜壳进水的一端设置有原水接头（7），出水的一端设置有浓水接头（8），所述膜壳进水口一端设置有进水法兰端盖（3），进水法兰端盖（3）内侧再设置有进水旋流式导流盘（5）和抗应力盘（10），所述进水法兰端盖（3）、进水旋流式导流盘（5）、抗应力盘（10）三者分别与膜壳（2）之间设置密封圈；所述原水接头（7）穿过所述进水法兰端盖（3）与进水旋流式导流盘（5）的输水孔对接，该输水孔靠近导流盘的盘边缘呈切向进水，并且所述输水孔为弧形孔以产生旋流式布水，所述原水接头（7）与进水旋流式导流盘（5）之间设置有密封圈；

所述膜壳出水的一端设置有出水法兰端盖（4），出水法兰端盖（4）内侧再设置有出水旋流式导流盘（6）、抗应力盘（10），所述出水法兰端盖（4）、出水旋流式导流盘（6）、抗应力盘（10）三者分别与膜壳（2）之间设置密封圈，所述浓水接头（8）穿过所述出水法兰端盖（4）与出水旋流式导流盘（6）的输水孔对接，所述浓水接头（8）与出水旋流式导流盘（6）之间设置有密封圈；

所述抗应力盘（10）与进、出水旋流式导流盘构成均匀旋流式布水方式；

所述中心产水管（17）的两端分别与进、出水旋流式导流盘（6）内侧面上开设的台阶顶紧，中心拉杆（18）穿设在中心产水管（17）内腔，且中心拉杆两端均露出于膜壳之外，中心拉杆（18）与中心产水管（17）之间保留流通间隙，且中心拉杆（18）的一端与中心产水管（17）之间密封，另一端设置与流通间隙导通的透过液接头（9）；

单只膜元件设置在前后两抗应力盘之间，中心产水管（17）上开设有数列小孔，经膜元件过滤后的渗透液从数列小孔汇入中心产水管；

所述抗应力盘的中心与圆周连接的支撑片为弧形，呈辐射状支撑，盘面上采用从中心向四周环形开孔，孔径由内向外逐渐变大。

2.根据权利要求1所述的90bar开放式流道网管式高压反渗透膜组件，其特征在于：进、出水旋流式导流盘（6）的所述台阶的内设置中心产水管密封圈（16）。

3.根据权利要求1所述的90bar开放式流道网管式高压反渗透膜组件，其特征在于：所述进水法兰端盖（3）、出水法兰端盖（4）的外侧再分别设置有护环片（11），护环片（11）采用护环片固定螺丝（20）固定。

4.根据权利要求1所述的90bar开放式流道网管式高压反渗透膜组件，其特征在于：所述膜元件具有开放式网管流道。

5.根据权利要求1所述的90bar开放式流道网管式高压反渗透膜组件，其特征在于：所述膜元件包括包覆在中心产水管（17）外周的分离层，所述分离层是由若干膜袋和开放式隔网以同一方向卷制而成的膜袋层，所述开放式隔网设置在相邻膜袋层表面间的进水流道中，且开放式隔网与膜袋表面为凸点式的接触方式，连接凸点的为菱形细隔网，在与膜袋接触表面的两列凸点状隔网间沿进出水方向形成一条条菱形宽敞的开放式流道；

所述膜袋和开放式隔网的内侧边与中心产水管相连接固定，呈中心向周围发射状排列，然后膜袋及开放式隔网一起朝同一方向旋紧以构成所述的膜袋层，在卷好的膜袋层外周用玻璃纤维及环氧树脂胶进行缠绕包裹密封，两端再安装所述抗应力盘。

6.根据权利要求5所述的90bar开放式流道网管式高压反渗透膜组件，其特征在于：所述膜袋由两片膜片正面相背粘接而成，在两片膜片间的产水流道中设置有纯水导流网，过滤得到的渗透液经纯水导流网流出。